JPH102779A - 河川監視システム - Google Patents
河川監視システムInfo
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- JPH102779A JPH102779A JP8156642A JP15664296A JPH102779A JP H102779 A JPH102779 A JP H102779A JP 8156642 A JP8156642 A JP 8156642A JP 15664296 A JP15664296 A JP 15664296A JP H102779 A JPH102779 A JP H102779A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】水位および水深だけでなく流速も測定すること
ができる。 【解決手段】電波送信機２８は送受信アンテナ３４を介
して電波１４を、また送受信アンテナ３５を介して電波
１６を川面に向け発射する。電波受信機２９は送受信ア
ンテナ３４を介して電波１４の反射波である電波（反射
波）１５を、また送受信アンテナ３５を介して電波１６
の反射波である電波（反射波）１７を受信する。電波遅
延時間・周波数ずれ検出器３７は、電波１５の遅延時間
を検出し、また電波１７の周波数ずれを検出する。超音
波送信機２６は超音波送受信アンテナ３６を介して超音
波１８を川面に向け発射し、超音波受信機２７が超音波
（反射波）１９を受ける。超音波遅延時間検出器３８は
超音波１９の遅延時間を検出する。演算処理部２２は、
電波１５の遅延時間から水位を、電波１７の周波数ずれ
から流速を、また超音波１９の遅延時間から水深を演算
し出力する。
ができる。 【解決手段】電波送信機２８は送受信アンテナ３４を介
して電波１４を、また送受信アンテナ３５を介して電波
１６を川面に向け発射する。電波受信機２９は送受信ア
ンテナ３４を介して電波１４の反射波である電波（反射
波）１５を、また送受信アンテナ３５を介して電波１６
の反射波である電波（反射波）１７を受信する。電波遅
延時間・周波数ずれ検出器３７は、電波１５の遅延時間
を検出し、また電波１７の周波数ずれを検出する。超音
波送信機２６は超音波送受信アンテナ３６を介して超音
波１８を川面に向け発射し、超音波受信機２７が超音波
（反射波）１９を受ける。超音波遅延時間検出器３８は
超音波１９の遅延時間を検出する。演算処理部２２は、
電波１５の遅延時間から水位を、電波１７の周波数ずれ
から流速を、また超音波１９の遅延時間から水深を演算
し出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は河川監視システムに
関し、特に河川の水深および流速の変化を遠隔監視する
河川監視システムに関する。
関し、特に河川の水深および流速の変化を遠隔監視する
河川監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の河川監視システムは、台風等によ
る河川の増水時に急流により、川底が掘り下げられさら
に川にかかる橋や堤防が大きな水圧を受けて崩壊の危機
にさらされたときに、水深の変化から水位の変化を知っ
て一刻も早く警報を発することができるように、河川の
水深の変化を自動的かつ連続的に遠隔監視するために設
けられている。
る河川の増水時に急流により、川底が掘り下げられさら
に川にかかる橋や堤防が大きな水圧を受けて崩壊の危機
にさらされたときに、水深の変化から水位の変化を知っ
て一刻も早く警報を発することができるように、河川の
水深の変化を自動的かつ連続的に遠隔監視するために設
けられている。
【０００３】この従来の河川監視システムは、特開昭６
１−２１６９０９号公報にも示されているように、超音
波と電波を使用して水深を測定している。図５はこの従
来の河川監視システムの構成を示す説明図である。
１−２１６９０９号公報にも示されているように、超音
波と電波を使用して水深を測定している。図５はこの従
来の河川監視システムの構成を示す説明図である。
【０００４】図５において、橋７０の橋脚７１または橋
の基部７２の川面８３の下方に測深部７３を固定枠７４
に固定する。基部７２の下流が水流によって掘り取られ
危険なため監視する必要があるので、測深部７３を基部
７２の下流側の水中に設置し、測深部７３を基準面とし
た川底８４の深さの変化を、測深部７３から発射された
電波のエコー８５の時刻と強度とを計測して監視する。
また、川面の水位の変化を監視するため測深部７３を基
準面とした川面８３の水位の変化の状況を、測深部７３
から発射された超音波のエコー８６の時刻と強度とを計
測して監視する。橋の上には測深部７３とケーブル８２
で接続された制御部７５が設置される。制御部７５は測
深部７３の動作を制御し、データ送信部７６は測深部７
３の動作で得られたエコー信号を変調信号に変換し、さ
らにこの変調信号で送信周波数を変調して送信アンテナ
７７を介して送信電波として監視所に送りだす。この超
音波と電波によりエコー探知は時分割で繰り返し行われ
るが、例えばタイマーにより１時間に１回で１日に２４
回とし、１回のエコー探知時間は３分と設定され行われ
る。
の基部７２の川面８３の下方に測深部７３を固定枠７４
に固定する。基部７２の下流が水流によって掘り取られ
危険なため監視する必要があるので、測深部７３を基部
７２の下流側の水中に設置し、測深部７３を基準面とし
た川底８４の深さの変化を、測深部７３から発射された
電波のエコー８５の時刻と強度とを計測して監視する。
また、川面の水位の変化を監視するため測深部７３を基
準面とした川面８３の水位の変化の状況を、測深部７３
から発射された超音波のエコー８６の時刻と強度とを計
測して監視する。橋の上には測深部７３とケーブル８２
で接続された制御部７５が設置される。制御部７５は測
深部７３の動作を制御し、データ送信部７６は測深部７
３の動作で得られたエコー信号を変調信号に変換し、さ
らにこの変調信号で送信周波数を変調して送信アンテナ
７７を介して送信電波として監視所に送りだす。この超
音波と電波によりエコー探知は時分割で繰り返し行われ
るが、例えばタイマーにより１時間に１回で１日に２４
回とし、１回のエコー探知時間は３分と設定され行われ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の河川監
視システムは、水位および水深を測定して遠隔監視する
だけであり、水位および水深の変化を知って橋がいつ危
険な状態になるか判断してきたが、実際には橋を崩壊に
至らしめる要因としては水位および水深だけでなく流速
も関与しており、水位および水深の変化による橋の危険
状態の予測では十分な予測にはならないという欠点を有
していた。
視システムは、水位および水深を測定して遠隔監視する
だけであり、水位および水深の変化を知って橋がいつ危
険な状態になるか判断してきたが、実際には橋を崩壊に
至らしめる要因としては水位および水深だけでなく流速
も関与しており、水位および水深の変化による橋の危険
状態の予測では十分な予測にはならないという欠点を有
していた。
【０００６】本発明の目的は、水位および水深だけでな
く流速も測定できる河川監視システムを提供することに
ある。
く流速も測定できる河川監視システムを提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の河川監視システ
ムは、電波と超音波とを使用して橋下の水位と前記橋下
の川底の深さとを測定する測定手段を備えた河川監視シ
ステムにおいて、前記電波を川面に発射し、前記川面で
反射し戻ってくる反射波の周波数のずれを検出し前記川
面での流速を測定するように構成されている。
ムは、電波と超音波とを使用して橋下の水位と前記橋下
の川底の深さとを測定する測定手段を備えた河川監視シ
ステムにおいて、前記電波を川面に発射し、前記川面で
反射し戻ってくる反射波の周波数のずれを検出し前記川
面での流速を測定するように構成されている。
【０００８】また、本発明の河川監視システムは、電波
と超音波とを使用して橋下の水位と前記橋下の川底の深
さとを測定する測定手段を備えた河川監視システムにお
いて、（Ａ）前記橋に取り付けられ第１の電波を前記橋
下の水面に向け発射する第１の電波発射手段、（Ｂ）前
記水面から反射して戻ってきた前記第１の電波の反射波
を受信する第１の電波受信手段、（Ｃ）前記第１の電波
発射手段から前記第１の電波が発射された時刻と、前記
水面から反射された前記第１の電波の反射波を前記第１
の電波受信手段が受信した時刻との時間差である第１の
時間差を検出する第１の時間差検出手段、（Ｄ）前記第
１の時間差から前記水位を算出する第１の演算手段、
（Ｅ）前記橋に取り付けられ超音波を前記橋下の水面に
向け発射する超音波発射手段、（Ｆ）前記水面に向け発
射された超音波が川底に達し川底から反射して戻ってき
た前記超音波の反射波を受信する超音波受信手段、
（Ｇ）前記超音波発射手段から前記超音波が発射された
時刻と、前記水面から反射された前記超音波の反射波を
前記超音波受信手段が受信した時刻との時間差である第
２の時間差を検出する第２の時間差検出手段、（Ｈ）前
記第２の時間差から前記川底の深さを算出する第２の演
算手段、（Ｉ）前記橋に取り付けられ第２の電波を上流
の水面に向け発射する第２の電波発射手段、（Ｊ）前記
水面から反射された前記第２の電波の反射波を受信する
第２の電波受信手段、（Ｋ）前記第２の電波の周波数
と、前記水面から反射され戻ってきた前記第２の電波の
反射波の周波数との差である周波数差を検出する周波数
差検出手段、（Ｌ）前記周波数差と前記第２の電波が前
記水面に達したときの入射角の値とから前記水面での流
速を算出する第３の演算手段、（Ｍ）前記水位の値，前
記川底の深さの値，および前記水面での流速の値がそれ
ぞれあらかじめ定められた値を超えたとき警報を発する
制御手段、を備えて構成されている。
と超音波とを使用して橋下の水位と前記橋下の川底の深
さとを測定する測定手段を備えた河川監視システムにお
いて、（Ａ）前記橋に取り付けられ第１の電波を前記橋
下の水面に向け発射する第１の電波発射手段、（Ｂ）前
記水面から反射して戻ってきた前記第１の電波の反射波
を受信する第１の電波受信手段、（Ｃ）前記第１の電波
発射手段から前記第１の電波が発射された時刻と、前記
水面から反射された前記第１の電波の反射波を前記第１
の電波受信手段が受信した時刻との時間差である第１の
時間差を検出する第１の時間差検出手段、（Ｄ）前記第
１の時間差から前記水位を算出する第１の演算手段、
（Ｅ）前記橋に取り付けられ超音波を前記橋下の水面に
向け発射する超音波発射手段、（Ｆ）前記水面に向け発
射された超音波が川底に達し川底から反射して戻ってき
た前記超音波の反射波を受信する超音波受信手段、
（Ｇ）前記超音波発射手段から前記超音波が発射された
時刻と、前記水面から反射された前記超音波の反射波を
前記超音波受信手段が受信した時刻との時間差である第
２の時間差を検出する第２の時間差検出手段、（Ｈ）前
記第２の時間差から前記川底の深さを算出する第２の演
算手段、（Ｉ）前記橋に取り付けられ第２の電波を上流
の水面に向け発射する第２の電波発射手段、（Ｊ）前記
水面から反射された前記第２の電波の反射波を受信する
第２の電波受信手段、（Ｋ）前記第２の電波の周波数
と、前記水面から反射され戻ってきた前記第２の電波の
反射波の周波数との差である周波数差を検出する周波数
差検出手段、（Ｌ）前記周波数差と前記第２の電波が前
記水面に達したときの入射角の値とから前記水面での流
速を算出する第３の演算手段、（Ｍ）前記水位の値，前
記川底の深さの値，および前記水面での流速の値がそれ
ぞれあらかじめ定められた値を超えたとき警報を発する
制御手段、を備えて構成されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１０】図１は、本発明の河川監視システムの実施
の一形態を示す構成図である。図２は、図１に示す測定
装置３の構成を示すブロック図である。図３は、図１に
示す制御装置２の構成を示すブロック図である。また、
図４は、図３に示す制御装置２に接続されるデータ受信
装置４０のブロック図である。
の一形態を示す構成図である。図２は、図１に示す測定
装置３の構成を示すブロック図である。図３は、図１に
示す制御装置２の構成を示すブロック図である。また、
図４は、図３に示す制御装置２に接続されるデータ受信
装置４０のブロック図である。
【００１１】図１に示す本実施の形態の河川監視システ
ムは、橋げたや橋の欄干に設置され、電波を真下の川面
に発射して川面から反射し戻ってくる反射波を受信し、
受信した反射波の遅れを検出して遅延時間を測定し、ま
た超音波を真下の川面に発射して川底から反射して戻っ
てくる反射波の遅れを検出して遅延時間を測定し、さら
に電波を上流の川面に向けて発射し川面で反射して戻っ
てきた反射波の周波数のドップラー効果によるずれを検
出してそのずれの周波数を測定し、それぞれのデータを
出力する測定装置３と、測定装置３のそれぞれの測定動
作を制御し、測定装置３が出力してきたデータを処理し
て、橋から川面までの距離すなわち水位と橋から川底ま
での距離すなわち水深と川面での流速とを算出し、それ
らの値が異常な値に近づいたとき警報を発する制御装置
２と、制御装置２からのデータを無線で受けて監視表示
板に表示するデータ受信装置４０とから構成されてい
る。
ムは、橋げたや橋の欄干に設置され、電波を真下の川面
に発射して川面から反射し戻ってくる反射波を受信し、
受信した反射波の遅れを検出して遅延時間を測定し、ま
た超音波を真下の川面に発射して川底から反射して戻っ
てくる反射波の遅れを検出して遅延時間を測定し、さら
に電波を上流の川面に向けて発射し川面で反射して戻っ
てきた反射波の周波数のドップラー効果によるずれを検
出してそのずれの周波数を測定し、それぞれのデータを
出力する測定装置３と、測定装置３のそれぞれの測定動
作を制御し、測定装置３が出力してきたデータを処理し
て、橋から川面までの距離すなわち水位と橋から川底ま
での距離すなわち水深と川面での流速とを算出し、それ
らの値が異常な値に近づいたとき警報を発する制御装置
２と、制御装置２からのデータを無線で受けて監視表示
板に表示するデータ受信装置４０とから構成されてい
る。
【００１２】また、図２に示す測定装置３は、高周波信
号を出力する電波送信機２８と、電波送信機２８からの
高周波信号を電波１４として川面に向け発射し、電波
（反射波）１５を受ける送受信アンテナ３４と、電波送
信機２８からの高周波信号を電波１６として川面に向け
発射し、電波（反射波）１７を受ける送受信アンテナ３
５と、送受信アンテナ３４および送受信アンテナ３５を
介して電波（反射波）１５および電波（反射波）１７を
受信し高周波信号を出力する電波受信機２９と、電波送
信機２８の出力と電波受信機２９の出力とから、電波
（反射波）１５の遅延時間を検出し、電波（反射波）１
７の周波数ずれを検出する電波遅延時間・周波数ずれ検
出器３７と、超音波信号を出力する超音波送信機２６
と、超音波送信機２６からの超音波信号を超音波１８と
して川面に向け発射し、超音波（反射波）１９を受ける
超音波送受信アンテナ３６と、超音波送受信アンテナ３
６を介して超音波（反射波）１９を受信し超音波信号を
出力する超音波受信機２７と、超音波送信機２６の出力
と超音波受信機２７の出力とから、超音波（反射波）１
９の遅延時間を検出する超音波遅延時間検出器３８とか
ら構成されている。
号を出力する電波送信機２８と、電波送信機２８からの
高周波信号を電波１４として川面に向け発射し、電波
（反射波）１５を受ける送受信アンテナ３４と、電波送
信機２８からの高周波信号を電波１６として川面に向け
発射し、電波（反射波）１７を受ける送受信アンテナ３
５と、送受信アンテナ３４および送受信アンテナ３５を
介して電波（反射波）１５および電波（反射波）１７を
受信し高周波信号を出力する電波受信機２９と、電波送
信機２８の出力と電波受信機２９の出力とから、電波
（反射波）１５の遅延時間を検出し、電波（反射波）１
７の周波数ずれを検出する電波遅延時間・周波数ずれ検
出器３７と、超音波信号を出力する超音波送信機２６
と、超音波送信機２６からの超音波信号を超音波１８と
して川面に向け発射し、超音波（反射波）１９を受ける
超音波送受信アンテナ３６と、超音波送受信アンテナ３
６を介して超音波（反射波）１９を受信し超音波信号を
出力する超音波受信機２７と、超音波送信機２６の出力
と超音波受信機２７の出力とから、超音波（反射波）１
９の遅延時間を検出する超音波遅延時間検出器３８とか
ら構成されている。
【００１３】また、図３に示す制御装置２は、制御・給
電用のケーブル５を介して測定装置３のそれぞれの測定
動作を制御し、それらの値が異常な値に近づいたとき警
報を発し警告表示板７に警告表示を行う制御部２１と、
測定装置３が出力してきたデータを処理して、水位と水
深と川面での流速とを算出する演算処理部２２と、測定
装置３のそれぞれの測定動作のタイミングを制御する同
期処理部２３と、測定された水位，水深および流速のデ
ータを離れた場所にあるデータ受信装置４０にアンテナ
１１を介して無線で送信する送信機２４とから構成され
ている。
電用のケーブル５を介して測定装置３のそれぞれの測定
動作を制御し、それらの値が異常な値に近づいたとき警
報を発し警告表示板７に警告表示を行う制御部２１と、
測定装置３が出力してきたデータを処理して、水位と水
深と川面での流速とを算出する演算処理部２２と、測定
装置３のそれぞれの測定動作のタイミングを制御する同
期処理部２３と、測定された水位，水深および流速のデ
ータを離れた場所にあるデータ受信装置４０にアンテナ
１１を介して無線で送信する送信機２４とから構成され
ている。
【００１４】図４に示すデータ受信装置４０は、制御装
置２から無線で送られてきた水位，水深および流速のデ
ータをアンテナ４３を介して受信する受信機４１と、受
信されたデータを処理して監視表示板４５に表示するデ
ータ処理部４２とから構成されている。
置２から無線で送られてきた水位，水深および流速のデ
ータをアンテナ４３を介して受信する受信機４１と、受
信されたデータを処理して監視表示板４５に表示するデ
ータ処理部４２とから構成されている。
【００１５】次に、動作を説明する。
【００１６】最初に、電波を使用して測定装置３から川
面９までのそれぞれの距離を測定する動作について説明
する。
面９までのそれぞれの距離を測定する動作について説明
する。
【００１７】図３に示す制御装置２の同期処理部２３
は、設定された時間に測定を開始するよう指示する測定
開始指示信号を制御部２１および演算処理部２２に送出
する。制御部２１は、指示された時刻に制御・給電用の
ケーブル５を介して、図２に示す測定装置３の電波送信
機２８に測定開始信号を送出する。測定開始信号を受け
た測定装置３の電波送信機２８は、高周波パルス信号を
発生させ、電波遅延時間・周波数ずれ検出器３７に送出
するとともに、送受信アンテナ３４を介して電波１４と
して川面９に向けて空間に発射する。川面に向け発射さ
れた電波１４は、川面９で反射した電波（反射波）１５
となり、測定装置３の送受信アンテナ３４を介して電波
受信機２９に受信され、電波受信機２９からは高周波パ
ルス信号が出力される。この高周波パルス信号は、測定
を開始する際に電波送信機２８から電波遅延時間・周波
数ずれ検出器３７に送出された高周波パルス信号に対す
るエコー信号として電波遅延時間・周波数ずれ検出器３
７に送出される。電波遅延時間・周波数ずれ検出器３７
は、測定を開始する際に電波送信機２８から出力された
高周波パルス信号と電波受信機２９から出力された高周
波パルス信号との受信のタイミングから、電波の発射時
点から反射波の受信時点までの時間の差として得られる
遅延時間を検出し、この遅延時間のデータを制御・給電
用のケーブル５を介して制御部２１に返送し、さらに制
御部２１から演算処理部２２に送出される。演算処理部
２２は、電波遅延時間・周波数ずれ検出器３７から送出
されてきた遅延時間のデータから、測定装置３と川面９
との間の距離を算出する。
は、設定された時間に測定を開始するよう指示する測定
開始指示信号を制御部２１および演算処理部２２に送出
する。制御部２１は、指示された時刻に制御・給電用の
ケーブル５を介して、図２に示す測定装置３の電波送信
機２８に測定開始信号を送出する。測定開始信号を受け
た測定装置３の電波送信機２８は、高周波パルス信号を
発生させ、電波遅延時間・周波数ずれ検出器３７に送出
するとともに、送受信アンテナ３４を介して電波１４と
して川面９に向けて空間に発射する。川面に向け発射さ
れた電波１４は、川面９で反射した電波（反射波）１５
となり、測定装置３の送受信アンテナ３４を介して電波
受信機２９に受信され、電波受信機２９からは高周波パ
ルス信号が出力される。この高周波パルス信号は、測定
を開始する際に電波送信機２８から電波遅延時間・周波
数ずれ検出器３７に送出された高周波パルス信号に対す
るエコー信号として電波遅延時間・周波数ずれ検出器３
７に送出される。電波遅延時間・周波数ずれ検出器３７
は、測定を開始する際に電波送信機２８から出力された
高周波パルス信号と電波受信機２９から出力された高周
波パルス信号との受信のタイミングから、電波の発射時
点から反射波の受信時点までの時間の差として得られる
遅延時間を検出し、この遅延時間のデータを制御・給電
用のケーブル５を介して制御部２１に返送し、さらに制
御部２１から演算処理部２２に送出される。演算処理部
２２は、電波遅延時間・周波数ずれ検出器３７から送出
されてきた遅延時間のデータから、測定装置３と川面９
との間の距離を算出する。
【００１８】次に、超音波を使用して測定装置３から川
面９までの距離を測定する動作について説明する。
面９までの距離を測定する動作について説明する。
【００１９】超音波の場合も電波の場合と同様な動作が
行われる。まず、制御装置２の同期処理部２３が、設定
された時間に測定を開始するよう指示する測定開始指示
信号を制御部２１および演算処理部２２に送出する。制
御部２１は、指示された時刻に制御・給電用のケーブル
５を介して、測定開始信号を図２に示す測定装置３の超
音波送信機２６に送出する。測定開始信号を受けた測定
装置３の超音波送信機２６は、超音波パルス信号を発生
させ、超音波遅延時間検出器３８に送出するとともに、
超音波送受信アンテナ３６を介して超音波１８として川
面９に向けて空間に発射する。川面９に達した超音波の
一部は川面９で反射して測定装置３に戻る超音波（反射
波：図示せず）となり、残りの超音波はさらに水中を伝
播する超音波１８として川底１０まで進み、川底１０で
反射した超音波（反射波）１９として測定装置３に戻
る。川面９で反射した超音波と川底１０で反射した超音
波（反射波）１９とが測定装置３で超音波送受信アンテ
ナ３６を介して超音波受信機２７に受信され、超音波受
信機２７からは超音波パルス信号が出力される。この超
音波パルス信号は、測定を開始する際に、超音波送信機
２６から超音波遅延時間検出器３８に送出された超音波
パルス信号に対するエコー信号として超音波遅延時間検
出器３８に送出される。超音波遅延時間検出器３８は、
川面９からの反射波によるエコー信号と川底１０からの
超音波（反射波）１９によるエコー信号とを識別し、超
音波の発射時点から、川底１０からの反射波の受信時点
までの時間の差として得られる遅延時間を検出し、制御
・給電用のケーブル５を介して制御部２１に返送する。
制御部２１に返送された遅延時間はさらに演算処理部２
２に送出される。演算処理部２２は、超音波遅延時間検
出器３８から送出されてきた遅延時間のデータから、測
定装置３と川底１０との間の距離を算出する。なお、上
記の超音波についは、空間と水中の両媒質で使用可能な
約２０ｋＨｚ付近の周波数を使用し、パルス波を発射し
て測定する。また、橋と川面とが至近距離のため、パル
ス波はそれを考慮して極めて小さい値にすることが望ま
しい。
行われる。まず、制御装置２の同期処理部２３が、設定
された時間に測定を開始するよう指示する測定開始指示
信号を制御部２１および演算処理部２２に送出する。制
御部２１は、指示された時刻に制御・給電用のケーブル
５を介して、測定開始信号を図２に示す測定装置３の超
音波送信機２６に送出する。測定開始信号を受けた測定
装置３の超音波送信機２６は、超音波パルス信号を発生
させ、超音波遅延時間検出器３８に送出するとともに、
超音波送受信アンテナ３６を介して超音波１８として川
面９に向けて空間に発射する。川面９に達した超音波の
一部は川面９で反射して測定装置３に戻る超音波（反射
波：図示せず）となり、残りの超音波はさらに水中を伝
播する超音波１８として川底１０まで進み、川底１０で
反射した超音波（反射波）１９として測定装置３に戻
る。川面９で反射した超音波と川底１０で反射した超音
波（反射波）１９とが測定装置３で超音波送受信アンテ
ナ３６を介して超音波受信機２７に受信され、超音波受
信機２７からは超音波パルス信号が出力される。この超
音波パルス信号は、測定を開始する際に、超音波送信機
２６から超音波遅延時間検出器３８に送出された超音波
パルス信号に対するエコー信号として超音波遅延時間検
出器３８に送出される。超音波遅延時間検出器３８は、
川面９からの反射波によるエコー信号と川底１０からの
超音波（反射波）１９によるエコー信号とを識別し、超
音波の発射時点から、川底１０からの反射波の受信時点
までの時間の差として得られる遅延時間を検出し、制御
・給電用のケーブル５を介して制御部２１に返送する。
制御部２１に返送された遅延時間はさらに演算処理部２
２に送出される。演算処理部２２は、超音波遅延時間検
出器３８から送出されてきた遅延時間のデータから、測
定装置３と川底１０との間の距離を算出する。なお、上
記の超音波についは、空間と水中の両媒質で使用可能な
約２０ｋＨｚ付近の周波数を使用し、パルス波を発射し
て測定する。また、橋と川面とが至近距離のため、パル
ス波はそれを考慮して極めて小さい値にすることが望ま
しい。
【００２０】次に、電波を使用して川の流速を測定する
動作について説明する。
動作について説明する。
【００２１】この場合も制御装置２の同期処理部２３か
ら測定を開始する測定開始指示信号を制御部２１および
演算処理部２２に送出し、制御部２１が、指示された時
刻にケーブル５を介して測定装置３の電波送信機２８を
制御し測定を開始させる。制御部２１から制御された電
波送信機２８は連続波の高周波信号を出力する。この高
周波信号は電波遅延時間・周波数ずれ検出器３７に送出
されるとともに、送受信アンテナ３５を介して電波１６
としてやや上流方向の川面９に向けて空間に発射され
る。川面９で反射した電波のうち、発射波と同じ経路を
逆に進むように反射された電波（反射波）１７が送受信
アンテナ３５を介して電波受信機２９により受信され、
電波受信機２９からは高周波信号が電波遅延時間・周波
数ずれ検出器３７に送出される。電波遅延時間・周波数
ずれ検出器３７では、電波送信機２８から出力された高
周波信号と電波受信機２９から出力された高周波信号と
の周波数を比較し、川面での反射の際に受けた電波（反
射波）１７のドップラー効果による周波数のずれ、すな
わち送信された高周波信号と反射波から生じた高周波信
号との周波数の差を検出する。検出された周波数の差の
データは、ケーブル５を介して制御部２１に送出され、
制御部２１からさらに演算処理部２２に送出される。演
算処理部２２では、送られてきた高周波信号と反射波か
ら生じた高周波信号との周波数の差のデータ、および送
受信アンテナ３５から川面９に発射された電波が水面に
達したときの入射角２０の値γから、次式により川面９
での流速νを算出する。ただし、次式のｆｄは高周波信
号と反射波から生じた高周波信号との周波数の差を示
す。
ら測定を開始する測定開始指示信号を制御部２１および
演算処理部２２に送出し、制御部２１が、指示された時
刻にケーブル５を介して測定装置３の電波送信機２８を
制御し測定を開始させる。制御部２１から制御された電
波送信機２８は連続波の高周波信号を出力する。この高
周波信号は電波遅延時間・周波数ずれ検出器３７に送出
されるとともに、送受信アンテナ３５を介して電波１６
としてやや上流方向の川面９に向けて空間に発射され
る。川面９で反射した電波のうち、発射波と同じ経路を
逆に進むように反射された電波（反射波）１７が送受信
アンテナ３５を介して電波受信機２９により受信され、
電波受信機２９からは高周波信号が電波遅延時間・周波
数ずれ検出器３７に送出される。電波遅延時間・周波数
ずれ検出器３７では、電波送信機２８から出力された高
周波信号と電波受信機２９から出力された高周波信号と
の周波数を比較し、川面での反射の際に受けた電波（反
射波）１７のドップラー効果による周波数のずれ、すな
わち送信された高周波信号と反射波から生じた高周波信
号との周波数の差を検出する。検出された周波数の差の
データは、ケーブル５を介して制御部２１に送出され、
制御部２１からさらに演算処理部２２に送出される。演
算処理部２２では、送られてきた高周波信号と反射波か
ら生じた高周波信号との周波数の差のデータ、および送
受信アンテナ３５から川面９に発射された電波が水面に
達したときの入射角２０の値γから、次式により川面９
での流速νを算出する。ただし、次式のｆｄは高周波信
号と反射波から生じた高周波信号との周波数の差を示
す。
【００２２】 以上の水位の測定および流速の測定を任意の測定間隔で
順次測定し、さらに決められた時間間隔でサイクリック
に繰り返すように制御部２１で同期処理部２３を制御す
る。また、制御装置２の送信機２４により、河川の水
位，水深および流速を示すデータは図４に示すデータ受
信装置４０に送信される。送信されたデータは、アンテ
ナ４３を介して受信機４１で受信され、データ処理部４
２では定期的に受信する水位データおよび流速データか
ら流量を算出するなどのデータ処理をし記録する。デー
タ処理されたデータは監視表示板４５にケーブル４４を
介して送出され表示される。また、制御装置２の演算処
理部２３では、以上の測定で得られた結果について、そ
れぞれのデータ、あるいは一部のデータが、水位，水深
および流速の相互関係を考慮して治水対策上の観点から
あらかじめ定められた値に達しているか否かを判定し、
危険状態に達したと判定されたときに、制御部２１を介
して、橋のたもとに設置された警告表示板７に“通行禁
止”等の表示を行う。必要があれば音響装置により警告
音を発するようにする。
順次測定し、さらに決められた時間間隔でサイクリック
に繰り返すように制御部２１で同期処理部２３を制御す
る。また、制御装置２の送信機２４により、河川の水
位，水深および流速を示すデータは図４に示すデータ受
信装置４０に送信される。送信されたデータは、アンテ
ナ４３を介して受信機４１で受信され、データ処理部４
２では定期的に受信する水位データおよび流速データか
ら流量を算出するなどのデータ処理をし記録する。デー
タ処理されたデータは監視表示板４５にケーブル４４を
介して送出され表示される。また、制御装置２の演算処
理部２３では、以上の測定で得られた結果について、そ
れぞれのデータ、あるいは一部のデータが、水位，水深
および流速の相互関係を考慮して治水対策上の観点から
あらかじめ定められた値に達しているか否かを判定し、
危険状態に達したと判定されたときに、制御部２１を介
して、橋のたもとに設置された警告表示板７に“通行禁
止”等の表示を行う。必要があれば音響装置により警告
音を発するようにする。
【００２３】上記の測定は、あらかじめ決められた時間
に行われるように設定されるが、制御装置２にて調整可
能とし、水位および流速の変化が著しいとき、あるいは
災害時には測定間隔を自動的に変更し測定回数を増やす
こともできる。
に行われるように設定されるが、制御装置２にて調整可
能とし、水位および流速の変化が著しいとき、あるいは
災害時には測定間隔を自動的に変更し測定回数を増やす
こともできる。
【００２４】使用する電波の周波数帯は数十ＧＨｚ帯の
ものを使用する。水位の測定には、パルス波を用いるパ
ルスレーダを使用し、流速の測定には、連続波を用いた
ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダを使用
する。
ものを使用する。水位の測定には、パルス波を用いるパ
ルスレーダを使用し、流速の測定には、連続波を用いた
ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダを使用
する。
【００２５】上記の本発明の実施の形態として述べた構
成であれば、水深および流速の測定装置を水面下でなく
川面より上の橋脚や橋げたなどに取り付けられるため、
設置作業と保守作業を容易に行うことができる。また、
測定装置の設置場所が水中でないので、機器の防水性を
軽減することができ製造コストも低減できる。
成であれば、水深および流速の測定装置を水面下でなく
川面より上の橋脚や橋げたなどに取り付けられるため、
設置作業と保守作業を容易に行うことができる。また、
測定装置の設置場所が水中でないので、機器の防水性を
軽減することができ製造コストも低減できる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の河川監視
システムは、上流の川面に電波を発射し、川面で反射し
て戻ってきた電波の周波数がドップラー効果によりずれ
たことを検出し、周波数のずれから川面における流速を
測定することのできる手段を設けたことにより、水深だ
けでなく流速も測定することができ、いつ橋が危険な状
態に近づくかをより正確に予測するために必要なデータ
を得ることができるという効果を有している。
システムは、上流の川面に電波を発射し、川面で反射し
て戻ってきた電波の周波数がドップラー効果によりずれ
たことを検出し、周波数のずれから川面における流速を
測定することのできる手段を設けたことにより、水深だ
けでなく流速も測定することができ、いつ橋が危険な状
態に近づくかをより正確に予測するために必要なデータ
を得ることができるという効果を有している。
【図１】本発明の河川監視システムの実施の一形態を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】図１に示す測定装置３の構成を示すブロック図
である。
である。
【図３】図１に示す制御装置２の構成を示すブロック図
である。
である。
【図４】図３に示す制御装置２に接続されるデータ受信
装置４０のブロック図である。
装置４０のブロック図である。
【図５】従来の河川監視システムの構成を示す構成図で
ある。
ある。
２ 制御装置 ３ 測定装置 ５ ケーブル ７ 警告表示板 ８ 橋脚 ９ 川面 １０ 川底 １１ 送信空中線 １２ ガード １４ 電波 １５ 電波（反射波） １６ 電波 １７ 電波（反射波） １８ 超音波 １９ 超音波（反射波） ２０ 入射角 ２１ 制御部 ２２ 演算処理部 ２３ 同期処理部 ２４ 送信機 ２６ 超音波送信機 ２７ 超音波受信機 ２８ 電波送信機 ２９ 電波受信機 ３４ 送受信アンテナ ３５ 送受信アンテナ ３６ 超音波送受信アンテナ ３７ 電波遅延時間・周波数ずれ検出器 ３８ 超音波遅延時間検出器
Claims (2)
- 【請求項１】 電波と超音波とを使用して橋下の水位と
前記橋下の川底の深さとを測定する測定手段を備えた河
川監視システムにおいて、前記電波を川面に発射し、前
記川面で反射し戻ってくる反射波の周波数のずれを検出
し前記川面での流速を測定することを特徴とする河川監
視システム。 - 【請求項２】 電波と超音波とを使用して橋下の水位と
前記橋下の川底の深さとを測定する測定手段を備えた河
川監視システムにおいて、（Ａ）前記橋に取り付けられ
第１の電波を前記橋下の水面に向け発射する第１の電波
発射手段、（Ｂ）前記水面から反射して戻ってきた前記
第１の電波の反射波を受信する第１の電波受信手段、
（Ｃ）前記第１の電波発射手段から前記第１の電波が発
射された時刻と、前記水面から反射された前記第１の電
波の反射波を前記第１の電波受信手段が受信した時刻と
の時間差である第１の時間差を検出する第１の時間差検
出手段、（Ｄ）前記第１の時間差から前記水位を算出す
る第１の演算手段、（Ｅ）前記橋に取り付けられ超音波
を前記橋下の水面に向け発射する超音波発射手段、
（Ｆ）前記水面に向け発射された超音波が川底に達し川
底から反射して戻ってきた前記超音波の反射波を受信す
る超音波受信手段、（Ｇ）前記超音波発射手段から前記
超音波が発射された時刻と、前記水面から反射された前
記超音波の反射波を前記超音波受信手段が受信した時刻
との時間差である第２の時間差を検出する第２の時間差
検出手段、（Ｈ）前記第２の時間差から前記川底の深さ
を算出する第２の演算手段、（Ｉ）前記橋に取り付けら
れ第２の電波を上流の水面に向け発射する第２の電波発
射手段、（Ｊ）前記水面から反射された前記第２の電波
の反射波を受信する第２の電波受信手段、（Ｋ）前記第
２の電波の周波数と、前記水面から反射され戻ってきた
前記第２の電波の反射波の周波数との差である周波数差
を検出する周波数差検出手段、（Ｌ）前記周波数差と前
記第２の電波が前記水面に達したときの入射角の値とか
ら前記水面での流速を算出する第３の演算手段、（Ｍ）
前記水位の値，前記川底の深さの値，および前記水面で
の流速の値がそれぞれあらかじめ定められた値を超えた
とき警報を発する制御手段、を備えたことを特徴とする
河川監視システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8156642A JP3012522B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 河川監視システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8156642A JP3012522B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 河川監視システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102779A true JPH102779A (ja) | 1998-01-06 |
| JP3012522B2 JP3012522B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=15632133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8156642A Expired - Fee Related JP3012522B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 河川監視システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3012522B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100382034B1 (ko) * | 2001-06-27 | 2003-05-01 | 한국수자원공사 | 하천 유속 측정장치 및 측정방법 |
| JP2007309901A (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Mitsubishi Electric Corp | 水位検出装置並びに設備機器 |
| JP2007333281A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 冷熱機器のドレン水検知方法 |
| FR2944869A1 (fr) * | 2009-04-22 | 2010-10-29 | Ijinus | Dispositif de mesure |
| JP2016090463A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 横河電子機器株式会社 | 土石流検出装置 |
| US9551606B2 (en) | 2013-07-08 | 2017-01-24 | Vega Grieshaber Kg | Determining a level and flow speed of a medium |
| US9677922B2 (en) | 2013-07-08 | 2017-06-13 | Vega Grieshaber Kg | Universal measurement data acquisition in water |
| US9945709B2 (en) | 2013-07-08 | 2018-04-17 | Vega Grieshaber Kg | Determining a distance and a flow speed of a medium |
| WO2018168564A1 (ja) * | 2017-03-12 | 2018-09-20 | 株式会社ナイルワークス | 圃場の水深測定用ドローン |
| JP2019035677A (ja) * | 2017-08-17 | 2019-03-07 | 株式会社 拓和 | 水中距離観測装置 |
| CN109556679A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-02 | 尹贤龙 | 一种底泥厚度变化在线监测装置及方法 |
| CN113124961A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-16 | 松辽水利委员会水文局黑龙江上游水文水资源中心 | 一种用于河流封冻期的追距式水位计 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0613781D0 (en) | 2006-07-12 | 2006-08-23 | Rolls Royce Plc | Flow modulation method and apparatus |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP8156642A patent/JP3012522B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100382034B1 (ko) * | 2001-06-27 | 2003-05-01 | 한국수자원공사 | 하천 유속 측정장치 및 측정방법 |
| JP2007309901A (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Mitsubishi Electric Corp | 水位検出装置並びに設備機器 |
| JP4498312B2 (ja) * | 2006-05-22 | 2010-07-07 | 三菱電機株式会社 | 水位検出装置並びに設備機器 |
| JP2007333281A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 冷熱機器のドレン水検知方法 |
| FR2944869A1 (fr) * | 2009-04-22 | 2010-10-29 | Ijinus | Dispositif de mesure |
| US9551606B2 (en) | 2013-07-08 | 2017-01-24 | Vega Grieshaber Kg | Determining a level and flow speed of a medium |
| US9677922B2 (en) | 2013-07-08 | 2017-06-13 | Vega Grieshaber Kg | Universal measurement data acquisition in water |
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| JP2016090463A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 横河電子機器株式会社 | 土石流検出装置 |
| WO2018168564A1 (ja) * | 2017-03-12 | 2018-09-20 | 株式会社ナイルワークス | 圃場の水深測定用ドローン |
| JPWO2018168564A1 (ja) * | 2017-03-12 | 2020-01-09 | 株式会社ナイルワークス | 圃場の水深測定用ドローン |
| JP2019035677A (ja) * | 2017-08-17 | 2019-03-07 | 株式会社 拓和 | 水中距離観測装置 |
| CN109556679A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-02 | 尹贤龙 | 一种底泥厚度变化在线监测装置及方法 |
| CN113124961A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-16 | 松辽水利委员会水文局黑龙江上游水文水资源中心 | 一种用于河流封冻期的追距式水位计 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3012522B2 (ja) | 2000-02-21 |
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